南京城墙九华山段修缮试点工程的实践

王羿

摘 要：南京城墙始建于1366年，是目前世界上规模最大的都城城墙，2012年作为“中国明清城墙”的一部分被列入我国申报世界文化遗产的预备名单。然而600多年的历史也给城墙带来了很多病害，由于各类自然风化及人为因素的影响，墙体出现了裂缝、鼓胀、倾斜、错位等问题，南京城墙解放门至太平门段尤甚。

关键词：南京城墙;损伤;维修加固

1 开展试点工程的缘由

南京城墙解放门至太平门段位于玄武湖景区南侧，总长度为1700多米。虽然整段城墙结构安全经过长年的修缮得到了一定程度的控制，但是多次的修缮也使墙体上修补痕迹层层叠加，情况复杂，因此需制订一个整体的、系统的修缮计划，延缓本段城墙的老化速度，消除灾害隐患，这具有极其充分的必要性。

然而本段城墙长度过长，工程量巨大，考虑到勘察和保护技术的局限性，一次性开展如此大规模的保护项目存在一定的风险，因此需要优先选择城墙形态和存在问题有代表性，且面临危险比较突出的局部段落开展试点工程，确认保护技术有效，确认保护效果可以被接受后，再全面实施修缮保护。

南京城墙九华山段墙体，近年来的监测数据变化速度较快，根据现场勘查，还存在内部废弃人防隐患和局部墙体鼓胀、裂缝普遍发育的病害，并且该段城墙紧贴玄武湖环湖路，人流量巨大，一旦发生险情，不仅会对城墙本体造成破坏，而且还会危及人民群众的生命和财产安全，因此选择九华山段总长133米范围开展试点工程，是较为合理的选择。

2 九華山段修缮试点工程实施范围内的现状分析

九华山段修缮试点工程实施范围内的墙体属于包山墙，外壁从上到下用城砖包砌，内壁墙根据九华山段山体走势而建，内墙墙面高低不一，城墙内侧主要是佛教和政府机关用地。城墙外侧为玄武湖公园。史料记载该段城墙多次发生坍塌事故，民国时期修建碉楼、壕沟等建设活动也使城墙顶部及底部遭到破坏。存在以下主要病害。

2.1 墙体表层鼓胀、剥落明显

墙体鼓胀，是城墙的外层拉接强度较低。砌块区域由于受到周围环境、降雨、积水、地质灾害等影响，致使灰缝松动、墙皮逐渐鼓起，并与内层墙面脱开，形成空腔的现象，当墙面的整体性过低时，就会伴随着剥落现象。城墙最为普遍的病害是鼓胀，多发生在新修墙面或部分灌木生长的根部，个别维修时间较早、表面破损严重的鼓胀区有大面积表层脱落的症状，部分未剥落的城砖悬挂于墙面上，存在安全隐患（图1）。

2.2 外层砖体的风化、断裂、缺失现象严重

由于砖体的缺失，墙身出现明显的孔洞。此外，大风、雨水的冲刷作用，内部的夯土层流失。砌块表面的风化现象是砌块与空气、水、二氧化碳等物质长期作用，发生了复杂的化学反应，或是砌体在温度、水及生物等的影响下，地表或接近地表的砌块发生崩解和破碎，形成许多大小不等的砌块表面孔洞。砖体内可溶盐碱还会随温度、湿度等外部环境的变化，在吸收水分、水分迁移、水分蒸发过程中发生“返碱”等化学反应，“返碱”将会使砖表面出现灰白色的片状、鳞状、絮状及针状结晶体。此类病害将会造成砖石材料粉化、鼓胀、开裂和脱落，其多发生在砌体表面，调研中未见因为此类病害引发的结构性病害，但考虑到砌体表面破坏带来的水分集聚和渗入，此类病害依然会造成后续的持续及加速破坏（图2）。

2.3 墙体出现深浅不一、长短不等的裂缝

墙体开裂有纵向开裂和横向开裂两种，纵向开裂指裂缝和城墙走向呈垂直方向，横向开裂指裂缝与城墙走向呈水平方向，其中横向裂缝对城墙危害更为严重。裂缝是城墙多种病害中出现频率较高的一种。对于古城墙这种由砂浆、砌块、夯土等各种不同材料构成的砌体组合结构，在其变截面处、不同材料交汇处等易形成应力集中点，导致裂缝的产生。更有特殊的地质原因，比如滑坡、水平位移也会导致裂缝的产生，并且随着区段的不同，裂缝的宽度、深度、长度也不尽相同，裂缝的出现不仅影响结构的整体性和耐久性，而且裂缝的存在还将削弱墙体的截面刚度、降低构件的承载力及抗震性能。九华山段周边墙体裂缝较多，个别位置甚至出现墙体错动。当前，部分裂开严重的裂缝，已放置测量设备持续监测其裂缝宽度变化（图3）。

2.4 九华山段城墙的墙体内部有一处已废弃的人防工程

九华山段城墙墙面潮湿，周边乔木紧靠城墙，众多乔木根部距离城墙小于1米。城墙墙身砌块之间长有很多的草本植物，墙面布满青苔，并对灰缝与砌块有一定的腐蚀。人防通道的存在对墙体内部强度有削弱作用，对城墙整体稳定性有损害。由于年代久远、常年闲置，加上地下水与雨水的常年渗透和浸泡，目前人防工事现状堪忧，存在开裂、坍塌等严重的病害风险。排水系统的不完善，使现阶段城墙内部砖体尤其是人防设施内贮存较多的水分，存在被破坏的趋势。人防通道的拱顶为后期修缮，是用红砖、城砖混合砌筑。圆拱与侧墙交接处，墙砖被压碎剥落，通道净空高度减少，出现拱顶通缝，符合拱结构破坏特征（图4）。

2.5 生物性病

随着植被的不断生长，城墙表面原有的灰缝宽度已经不能满足植物根茎的需要，逐渐胀裂砌体。据现场调查，由于排水口挑出有限，排水流线落在城墙墙面，使水分集聚、常年潮湿，导致城墙排水口下构树丛生。构树通常从砌块间的灰缝中长出，在树根处多伴随有剥落、鼓胀现象，砖体被挤胀破坏，形成墙面裂缝（图5）。

3 九华山段修缮试点工程方案设计

九华山段修缮试点工程的核心目标是保护城墙原有的真实性和完整性，并尽可能保存其携带的历史信息。对原有材料的维修更换均应坚持使用原材料、原工艺、原形制的做法，并尽可能采用环境控制手段，避免对本体的直接干预。对九华山段城墙的现状进行分析，研究采取以下主要的处理措施：

①对废弃人防工程进行支护加固方式处理，防止其对城墙后期影响破坏。

结合墙体现状，考虑到目前人防设施的内部不适宜工人过长时间停留的现状及加固防护的质量，采用机械化程度较高的锚喷支护加拱圈的方式进行加固。人防通道的加固采用立模浇筑，减少施工风险，施工期在外部采用临时钢支撑进行侧面防护。此种加固方式的喷层具有高黏附性，使喷层与城墙共同承受荷载;喷射混凝土应充填裂隙并深入其内部，减少城墙的应力集中，能减少人防通道的位移或坠落，防止墙砖塌落，节约投资和劳力。关于混凝土喷射过程中回弹量大，粉尘较多影响操作人员健康的问题，可以采用水幕、水力旋流器和特殊喷头，在输料管内增加混合料湿度，并加强通风，采用水泥裹砂法。

②针对城墙表面的鼓胀、开裂问题进行局部拆除，之后在进行后期修复，加强内层和外层砖体的拉结。

局部拆除时，应将残损、坍塌的砌体自上而下拆除至完好部位，还应拆除槎子，以便新老砌体能搭接严密。根据现场勘查，裂缝深度10～50厘米，拆除时裂缝左右范围各50厘米;拆除两三皮砖，因不可预见因素，具体拆除区域应在施工的过程中动态调整。所拆下的整石、整砖应清理留做回砌使用，并按原规格式样补配缺失的相同式样或相似的砖石材料，其强度等级应接近原材料，过高过低均不宜。重砌前要小心、仔细地清理到密实部位，新砌部分与原体砌筑方法保持一致，并与旧墙体进行可靠拉接。

③修复城墙排水、防水系统，改善流水的排放，减少水渗流对墙体的破坏。

城墙上部排水口形式多样，既有早期原物，又有后期修缮中仿制的石质排水槽，但共同问题是与女儿墙接口小、无防堵处理，经常发生堵塞、排水不畅的现象。通过适当提高海墁层的高度，在内侧增加现有排水明沟的高度，避免因疏于管理引发堵塞的可能性，也降低局部排水口因生物或者植物残存物引发堵塞，降低城墙积水的风险。

城墙排水口的改造设计，通过在原城墙排水口上附加金属件，减少排水口堵塞的可能，改进出水口的滴水方式，避免排水口滴水造成的下部城墙面层形成水迹和伴生生物危害，另外滞水、含水量增加都会引发冻融和表面盐析风化危害。因此，本次修缮中建议对所有排水口都增加了金属防堵格栅，在女儿墙与排水口相交的内外两侧各设一道。在下部滴水部位风化严重的区段，沿原石质排水槽上覆盖金属扣板，顺内侧弧形排水面弯折，考虑外观效果，向外再出挑40厘米，颜色与石质排水槽的颜色相同，在不改动原排水槽排水构造的同时，增加滴水的悬挑距离，并在金属排水槽端头打孔，在排水流速不同时，局部改变排水的落点，避免水滴落在墙体固定的部位，从而降低下部滴水墙体的风化速度。伴随下部病害部位的勾缝封闭、砖面修复和生物清理措施，能充分改善风化状况。

4 项目实施

项目自2019年6月开工，在各单位的通力合作下，全体参与人员用心组织、精细管理、规范施工，并加强项目实施过程中的质量控制，至2020年下半年项目圆满完工。

5 项目的意义

九华山段修缮试点工程遵循不改变文物原状的原则，在最大可能保持原状的前提下，消除了废弃人防的过大变形、城墙排水系统失效、砖材风化导致的残损和孔洞等风险隐患。对废弃人防加固应根据现场施工的可行性，快速及时地采取注浆、喷锚、增加隔墙等手段消除人防设施的危险状态。对鼓胀区的拆除范围审时度势、依据内部墙体的稳定程度及时调整台阶高度、坡度，并注意墙体竖向坡度的协调。对裂缝区域的拆除遵循最小扰动原则，拆除后的回砌加强了砌体的双向拉结措施。

此修缮段落的病害表现基本涵盖了南京城墙其他段落的典型病害，对南京城墙其他段落的维修有重要的借鉴意义。本项目的成功实施，可作为示范推广到存在类似病害的区段。

参考文献

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